最近和大家分享了很多科創類的幹貨，包括科學啟蒙、科創賽事等等。但科普後就有姐妹好奇：
科創賽的形式，是和編程、數學完全不同的，既沒有明确的規則，也沒有真題可以練，那孩子到底要怎麼才能學好科學、準備好一場科創賽呢？
為了讓大家更直觀地了解科創賽的核心，我翻遍了曆年來的全國科創賽事獲獎作品，給大家詳細講講：科創比賽到底比什麼，又要怎麼培養孩子的科創能力。
01因為關注我的朋友的孩子大多在低年級，所以今天選了零門檻的“宋慶齡少年兒童發明獎”這個比賽（也是國家白名單重點賽事），和大家聊聊科創發明賽的核心思路。我很喜歡這類比賽的原因有兩個：
第一是不設限，你可以在比賽中看到任何領域、任何形式的作品；
第二是重創意，作品不一定要用多“高大上”的科技，但對孩子的觀察視角、要解決的社會問題更為關注。
所以你能看到，很多小學三四年級的孩子，也能在比賽中獲獎，這是孩子獨有的獲獎水平的體現。下面就來分享幾個獲獎作品：
01、“向前看”的後視鏡
它的誕生背景很有意思，白同學發現，爸爸在開車經過狹窄的山路時，隻要對面有來車，就會往右靠，但又因為右前方有盲區看不見路況，很容易就會刮蹭到車子。
為了保護家人和車子的安全，她就用凸透鏡和棱鏡，設計了一個能看到盲區的後視鏡。
别看它的結構好像很簡單，但裡面的核心部件五棱鏡，用得是恰到好處。下面就來給大家講講原理。
在開車的時候，如果想看到右前方的盲區，最簡單的方法，就是拿一面鏡子，把右前方的光線垂直地反射到主駕駛位。
但問題來了，隻要平面鏡的角度稍微改變，那麼反射來的光也會跟着改變，而在颠簸的車子上，是做不到讓鏡子保持不動的。
所以，白同學想到了用五棱鏡來解決這個問題。它的特點就是，無論鏡片的角度怎麼變，永遠能把前面的光以90°的光路反射出來。
問題又來了，這麼小的五棱鏡，能反射到的景象也很有限，要怎麼看到更多的盲區呢？
為了解決這個問題，白同學在前方安裝了一個凸透鏡，利用光線彙聚的原理，很好地擴大了五棱鏡的視野。所以最後的鏡體結構，就長下面這樣。
從實際效果圖裡我們也可以看到，車右前方的景象已經很完整地出現在了五棱鏡中，很好地解決了視野盲區的問題。
能在不用電、不費錢的條件下，用最基礎的原理制作出這麼實用的工具，這個創意和基本功，以及“保護安全”的理念，非常值得我們點贊。
02、植物版空氣淨化器
這個看上去普普通通的盆栽，卻拿下了第十三屆宋少的金獎。
它就是由兩位初中生發明的“植物景觀空氣淨化裝置”，背後藏着許多解決空氣污染的小巧思，很值得給大家逐個講。
如果你仔細看盆栽的外表，就會發現水箱的旁邊有個白白的裝置，它就是盆栽淨化空氣的第一關——氣泵。
這個氣泵會将周圍的空氣灌進盆栽的水體裡，把空氣中的顆粒物、甲醛這類常見的污染物過濾掉，完成“水下淨化”。
第二關，就是土壤。在盆栽的中層放了許多矽藻土和沸石，它們都有一個特點：多孔，吸附強。
所以在空氣上升到土壤層的時候，污染物就會受到第二次過濾，完成“土壤淨化”。
最後一關，就是植物。它不僅會吸收空氣中的二氧化碳和甲醛，還能抑制藻類植物的生長，完成“莖葉淨化”。
平時家裡不起眼的盆栽，卻搖身一變成了天然的空氣淨化器。雖然淨化範圍有限，但還是用簡單的設備帶來了不一般的觀賞性和清新空氣。這種從100%到101%的改造思維，以及“保護環境”的理念，真的很值得孩子學習。
03 省力樓梯
這是我心中的“帶娃爬樓神器”。發明者觀察到，帶着孩子的媽媽和拖着行李箱的人們，在爬樓梯的時候，就要把孩子抱起來或是把箱子拎起來，這會特别費勁，于是他就設計出了這個省力樓梯。
樓梯看上去和平常的沒啥兩樣，但内部其實大有乾坤。
每個台階下面都裝備了強力彈簧，能在支撐50KG重量（正常兒童及拉杆箱重量小于50KG）的情況下不變形。當大人帶着孩子踩到第一個台階時，由于重量超過了50KG，所以台階就會下降。
而當大人邁到第二個台階時，在第一個台階上的孩子就會因為重量小于50KG，被彈簧“托”起來，托起的高度就剛好和被大人踩下的第二個台階形成了一個平面。
所以對孩子來說，就像是在走平坦的路，可以毫不費力地來到第二個台階上。
這個發明的核心部件雖然簡單，但卻巧妙地做到了省力的效果。
值得一提的是，這個發明出現在2015年，而國外出現類似發明的時間，是2017年。
▲喬治亞理工和艾莫利大學▲
可以說，孩子對改變世界的創造力和新穎性，其實是完全不輸大人的。隻要基本功夠紮實，孩子也能用簡單的設計，做到“輔助生活”的效果。
02還有很多作品我放在文末資源裡，大家可以點“贊”就可以一覽小朋友們的創意，也會為你輔導孩子提供一些積極的靈感。
我也跟孩子在上的德拉科學課的老師深入聊過科創賽的參賽要點，印象很深刻的一點便是要鼓勵孩子先形成深入、全面的科學思維，這需要潛移默化的沉浸和學習，才能讓孩子從小打好這個基礎。▼
我一直覺得科學在小學階段，其實就是探究式項目的系統學習，通過老師的巧妙引導，學生的思維火花，讓孩子能夠達到像肌肉記憶一樣，把科學思維融入到自己的思考模式中，隻有這樣子，火花和靈感，才能産生極大的影響力。
就跟牛頓如果沒有基本的知識底子，蘋果樹下掉下來一個蘋果，對他來說是一點意義都沒有的，也因為他是那樣的牛頓，所以蘋果才讓他發現了萬有引力。
我結合孩子在學的科學課，跟你們聊聊我是如何從中去找孩子知識點的原型，父母可以像課堂上的老師學習什麼，要怎麼給孩子講好這些科學知識，又能用它做些什麼。
01、反射與折射
剛才講到的“掃盲”後視鏡，總共用到了兩個關于光的原理，一個是棱鏡的反射作用，而另外一個原理很容易被忽略掉，那就是透鏡的折射作用。
我們都知道，光射入不透光的物質就會發生反射，而如果射入另一個透光的物質中，就會發生偏折。
最常見的就是将筷子插入水裡，從杯子的側面觀察，筷子就像斷掉了一樣。
又比如漁夫在捕魚的時候，需要瞄準魚的下方才能精準命中，也是應用了折射的知識。
了解完光的折射，我們就可以來講講透鏡了。大家一定見過放大鏡、老花鏡和近視眼鏡，但細看之後，你會發現它們都不是直直的平面鏡面，而是有一定弧度的曲面，這裡就來聊聊最常見的凹凸透鏡。
仔細觀察凸透鏡，你會發現它的鏡片是邊緣薄，中心厚的。
那它有什麼作用呢？就是把折射的光線靠攏到一點上，達到光線會聚的效果。
我們常用的放大鏡、老花鏡、相機鏡頭，其實就是凸透鏡。
而凹透鏡，就是凸透鏡的反面，邊緣厚厚的，中心則很薄。
它的作用和凸透鏡相反，就是把光線發散出去，成的像也總是比原來的物體要小。
像我們常用的近視眼鏡，就是用凹透鏡來做鏡片的。
看到這裡，你是不是覺得凹凸透鏡也太好區分了，那麼來看下面這張圖，它是凹透鏡，還是凸透鏡呢？
是不是有點懵了？讓我們回到透鏡的定義：邊緣薄，中間厚的，就是凸透鏡，反之就是凹透鏡。再來看這張圖，中間厚，兩邊薄，所以就能确認它是凸透鏡了。
而這一款凹凸透鏡，也是被用在了後視鏡的發明中，把盲區的景象彙聚到棱鏡上，達到擴大視野的作用。
我們可以看到，即使是再複雜的鏡片，其實都離不開反射和折射這兩個基本原理。
02、吸附與過濾
在上面的盆栽發明中，能讓空氣被淨化的，其實就是兩個原因：①雜質被吸住了 ②大顆粒被篩掉了
起到這兩個作用的，就是盆栽裡的土層和植物。其實日常用到的空氣淨化器，也是這個原理。隻需要一片濾網、一個小排氣扇、一個箱子，我們就能在家制作出簡易版的空氣淨化器。
首先，在箱子上開幾個孔，讓空氣能夠被吸進來。
然後在箱内放置一張濾網，把空氣中的大顆粒雜質給吸附住。
最後，就是在濾網的頂部安裝好排氣扇，把過濾後的空氣排出來。
打開開關，空氣第一時間會“橫沖直撞”地進入濾網中，分子間的作用力會讓空氣中的部分顆粒和濾網粘在一起；
然後濾網會把大顆粒物攔截在纖維層外，最後排氣扇把簡單過濾後的空氣排出。
▲被攔截的顆粒物▲
這就是過濾器的基本原理，很适合帶孩子動手做一做，還能了解混合物和純淨物的概念。
03、彈力的作用
剛剛講到，省力樓梯的核心部件就是彈簧，它和橡皮筋、軟糖一樣，都屬于“彈性物質”的一種。它們的知識，也很值得給孩子講講。
就拿橡皮筋舉例，首先，被拉伸時可以變得又長又細，當松開手後又會恢複原狀，這就是它的“彈性”在起作用。
而當皮筋被拉伸時，形狀上發生的改變，就被稱作“彈性形變”。
拉動皮筋時，還可以感受到它對我們的手也有一股反向的力，這就叫“彈力”。
這裡有個很重要的知識點：彈性形變的大小，會影響彈力的大小。也就是說，橡皮筋拉得越長，它回彈的力度就越大，我們的手就越痛。
我們可以用一隻小船，讓孩子更直觀地了解形變和彈力的關系。
把橡皮筋的一頭綁在螺旋槳的軸上，把漿輪轉上一圈再松手，能看到小船的漿輪短暫地旋轉了幾圈就停了下來。
如果把漿輪轉上四五圈，船底下的皮筋也會有更大的形變，那麼松手後的驅動力也會更大。可以看到，這次漿輪轉動的速度更快，持續的時間也更長了。
聊完彈力，再回過頭看這個省力樓梯，是不是瞬間能夠明白它的運作原理了呢？
03一輪介紹下來，大家應該也會發現，科學和科創賽其實并沒有那麼遙遠，甚至可以用“接地氣”來形容。
沒錯，科創其實就像搭房子，有簡樸實用的小小平房，也有華麗大氣的高樓大廈，但它們的本質，都是一磚一瓦的堆砌。
即使過了幾百年，我們依然會用光的反射原理，探測每個元素的屬性；會把基本的過濾技術，應用到半導體工業中；簡單的彈力，也成了高精度的運動感應技術的基礎。
這些孩子從小就在學的知識，并不會“變老”，而是陪着孩子一直成長，支撐他到達更高更遠的地方。打好科學基本功，慢慢來，反而會更快。
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另外，關于我家孩子在上的德拉科學課，這個我上個月推薦過，是幫助孩子提高科學思維，中科院團隊創立，科學老師帶的小班直播授課，帶孩子做科學實驗的同時，辯證、發散、全面提升科學能力。
它覆蓋了從幼兒園大班到小學六年級的全套課程，根據孩子年齡，分階段引導孩子提高科學水平，提升他們的科學思維能力，提高孩子的物理、化學、生物等多學科基礎。感興趣的可以私信哦。
每個孩子，都有着發明家的潛力，相信每一個認真積累的科學知識，都會在未來某個瞬間，大放異彩。
—— END ——
作者萌芽，學齡前家庭教育品牌【小芽啟萌】創始人，全球婚姻療法和情緒訓練權威機構約翰戈爾曼的首位中國弟子。專注于早教啟蒙和親子溝通，是百萬媽媽信賴的育兒号。
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